Measuring the diffusion of palliative care in long-term care facilities - a death census

ABSTRACT: BACKGROUND: The dissemination of palliative care for patients presenting complex chronic diseases at various stages has become an important matter of public health. A death census in Swiss long-term care facilities (LTC) was set up with the aim of monitoring the frequency of selected indicators of palliative care. METHODS: The survey covered 150 LTC facilities (105 nursing homes and 45 home health services), each of which was asked to complete a questionnaire for every non-accidental death over a period of six months. The frequency of 4 selected indicators of palliative care (resort to a specialized palliative care service, the administration of opiates, use of any pain measurement scale or other symptom measurement scale) was monitored in respect of the stages of care and analysed based on gender, age, medical condition and place of residence. RESULTS: Overall, 1200 deaths were reported, 29.1% of which were related to cancer. The frequencies of each indicator varied according to the type of LTC, mostly regarding the administration of opiate. It appeared that the access to palliative care remained associated with cancer, terminal care and partly with age, whereas gender and the presence of mental disorders had no effect on the indicators. In addition, the use of drugs was much more frequent than the other indicators. CONCLUSION: The profile of patients with access to palliative care must become more diversified. Among other recommendations, equal access to opiates in nursing homes and in home health services, palliative care at an earlier stage and the systematic use of symptom management scales when resorting to opiates have to become of prime concern.

The non-linear Dirichlet problem in Hadamard manifolds

We prove existence theorems for the Dirichlet problem for hypersurfaces of constant special Lagrangian curvature in Hadamard manifolds. The first results are obtained using the continuity method and approximation and then refined using two iterations of the Perron method. The a-priori estimates used in the continuity method are valid in any ambient manifold.

Rigorous derivation of a nonlinear diffusion equation as fast-reaction limit of a continuous coagulation-fragmentation model with diffusion

Weak solutions of the spatially inhomogeneous (diffusive) Aizenmann-Bak model of coagulation-breakup within a bounded domain with homogeneous Neumann boundary conditions are shown to converge, in the fast reaction limit, towards local equilibria determined by their mass. Moreover, this mass is the solution of a nonlinear diffusion equation whose nonlinearity depends on the (size-dependent) diffusion coefficient. Initial data are assumed to have integrable zero order moment and square integrable first order moment in size, and finite entropy. In contrast to our previous result [CDF2], we are able to show the convergence without assuming uniform bounds from above and below on the number density of clusters.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

An introduction to model-independent diffusion magnetic resonance imaging.

ABSTRACT: q-Space-based techniques such as diffusion spectrum imaging, q-ball imaging, and their variations have been used extensively in research for their desired capability to delineate complex neuronal architectures such as multiple fiber crossings in each of the image voxels. The purpose of this article was to provide an introduction to the q-space formalism and the principles of basic q-space techniques together with the discussion on the advantages as well as challenges in translating these techniques into the clinical environment. A review of the currently used q-space-based protocols in clinical research is also provided.

Skin permeation and metabolism of di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP).

Phthalates are suspected to be endocrine disruptors. Di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) is assumed to have low dermal absorption; however, previous in vitro skin permeation studies have shown large permeation differences. Our aims were to determine DEHP permeation parameters and assess extent of skin DEHP metabolism among workers highly exposed to these lipophilic, low volatile substances. Surgically removed skin from patients undergoing abdominoplasty was immediately dermatomed (800 μm) and mounted on flow-through diffusion cells (1.77 cm(2)) operating at 32°C with cell culture media (aqueous solution) as the reservoir liquid. The cells were dosed either with neat DEHP or emulsified in aqueous solution (166 μg/ml). Samples were analysed by HPLC-MS/MS. DEHP permeated human viable skin only as the metabolite MEHP (100%) after 8h of exposure. Human skin was able to further oxidize MEHP to 5-oxo-MEHP. Neat DEHP applied to the skin hardly permeated skin while the aqueous solution readily permeated skin measured in both cases as concentration of MEHP in the receptor liquid. DEHP pass through human skin, detected as MEHP only when emulsified in aqueous solution, and to a far lesser degree when applied neat to the skin. Using results from older in vitro skin permeation studies with non-viable skin may underestimate skin exposures. Our results are in overall agreement with newer phthalate skin permeation studies.

Dependence of brain intravoxel incoherent motion perfusion parameters on the cardiac cycle.

Measurement of microvascular perfusion with Intravoxel Incoherent Motion (IVIM) MRI is gaining interest. Yet, the physiological influences on the IVIM perfusion parameters ("pseudo-diffusion" coefficient D*, perfusion fraction f, and flow related parameter fD*) remain insufficiently characterized. In this article, we hypothesize that D* and fD*, which depend on blood speed, should vary during the cardiac cycle. We extended the IVIM model to include time dependence of D* = D*(t), and demonstrate in the healthy human brain that both parameters D* and fD* are significantly larger during systole than diastole, while the diffusion coefficient D and f do not vary significantly. The results non-invasively demonstrate the pulsatility of the brain's microvasculature.

Discrete time Non-homogeneous Semi-Markov Processes applied to Models for Disability Insurance

In this paper, we present a stochastic model for disability insurance contracts. The model is based on a discrete time non-homogeneous semi-Markov process (DTNHSMP) to which the backward recurrence time process is introduced. This permits a more exhaustive study of disability evolution and a more efficient approach to the duration problem. The use of semi-Markov reward processes facilitates the possibility of deriving equations of the prospective and retrospective mathematical reserves. The model is applied to a sample of contracts drawn at random from a mutual insurance company.

Confirmation of functional zones within the human subthalamic nucleus: patterns of connectivity and sub-parcellation using diffusion weighted imaging.

The subthalamic nucleus (STN) is a small, glutamatergic nucleus situated in the diencephalon. A critical component of normal motor function, it has become a key target for deep brain stimulation in the treatment of Parkinson's disease. Animal studies have demonstrated the existence of three functional sub-zones but these have never been shown conclusively in humans. In this work, a data driven method with diffusion weighted imaging demonstrated that three distinct clusters exist within the human STN based on brain connectivity profiles. The STN was successfully sub-parcellated into these regions, demonstrating good correspondence with that described in the animal literature. The local connectivity of each sub-region supported the hypothesis of bilateral limbic, associative and motor regions occupying the anterior, mid and posterior portions of the nucleus respectively. This study is the first to achieve in-vivo, non-invasive anatomical parcellation of the human STN into three anatomical zones within normal diagnostic scan times, which has important future implications for deep brain stimulation surgery.

Phase-I/II radio-immunotherapy study with Iodine-131-labeled anti-CEA monoclonal antibody F6 F(ab')2 in patients with non-resectable liver metastases from colorectal cancer.

Experimental studies in nude mice with human colon-carcinoma grafts demonstrated the therapeutic efficiency of F(ab')2 fragments to carcinoembryonic antigen (CEA) labeled with a high dose of 131Iodine. A phase I/II study was designed to determine the maximum tolerated dose of 131I-labeled F(ab')2 fragments (131I-F(ab')2) from anti-CEA monoclonal antibody F6, its limiting organ toxicity and tumor uptake. Ten patients with non-resectable liver metastases from colorectal cancer (9 detected by CT scan and 1 by laparotomy) were treated with 131I-F(ab')2, doses ranging from 87 mCi to 300 mCi for the first 5 patients, with a constant 300-mCi dose for the last 5 patients. For all the patients, autologous bone marrow was harvested and stored before treatment. Circulating CEA ranged from 2 to 126 ng/ml. No severe adverse events were observed during or immediately following infusion of therapeutic doses. The 9 patients with radiologic evidence of liver metastases showed uptake of 131I-F(ab')2 in the metastases, as observed by single-photon-emission tomography. The only toxicity was hematologic, and no severe aplasia was observed when up to 250 mCi was infused. At the 300-mCi dose, 5 out of 6 patients presented grade-3 or -4 hematologic toxicity, with a nadir for neutrophils and thrombocytes ranging from 25 to 35 days after infusion. In these 5 cases, bone marrow was re-infused. No clinical complications were observed during aplasia. The tumor response could be evaluated in 9 out of 10 patients. One patient showed a partial response of one small liver metastasis (2 cm in diameter) and a stable evolution of the other metastases, 2 patients had stable disease, and 6 showed tumor progression at the time of evaluation (2 or 3 months after injection) by CT scan. This phase-I/II study demonstrated that a dose of 300 mCi of 131I-F(ab')2 from the anti-CEA Mab F6 is well tolerated with bone-marrow rescue, whereas a dose of 200 mCi can be infused without severe bone-marrow toxicity.

De l'IRM de diffusion au connectome.

Objectifs: Comprendre les principes physique de la diffusion. Comprendre le principe de mesure de la diffusion par IRM. Ccomprendre la relation entre la diffusion de l'eau en milieu biologique et l'organisation de la matière blanche. Comprendre comment cartographier la connectivité cérébrale par irm de diffusion. Messages à retenir: Les propriétés de diffusion du tissu cérébral sont conditionnées par l'architecture axonale. La mesure de la diffusion par IRM permet de cartographier les trajectoires de fibres nerveuses et donc la connectivité cérébrale. La connectivité cérébrale peut être mesurés de manière non-invasive. Résumé: La "connectomique" est un domaine émergeant et prometteur des neurosciences qui utilise l'IRM de diffusion en combinaison avec des traitements algorithmiques avancés afin de mesurer les trajectoires de faisceaux de fibres et la connectivité cérébrale permettant d'étudier l'organisation de la structure du réseau neuronal cérébral dans son ensemble. Lors de ce cours nous reverrons les méthodes rendant cette cartographie possible et exposerons les techniques d'analyse utilisées pour obtenir de nouvelles informations sur l'architecture cérébrale. Nous reverrons également un certains nombre d'exemple d'applications où la connectomique offre une nouvelle manière d'analyser et de comprendre le fonctionnement du cerveau normal ou malade.

Policy Diffusion: An Agent-Based Approach

Methods like Event History Analysis can show the existence of diffusion and part of its nature, but do not study the process itself. Nowadays, thanks to the increasing performance of computers, processes can be studied using computational modeling. This thesis presents an agent-based model of policy diffusion mainly inspired from the model developed by Braun and Gilardi (2006). I first start by developing a theoretical framework of policy diffusion that presents the main internal drivers of policy diffusion - such as the preference for the policy, the effectiveness of the policy, the institutional constraints, and the ideology - and its main mechanisms, namely learning, competition, emulation, and coercion. Therefore diffusion, expressed by these interdependencies, is a complex process that needs to be studied with computational agent-based modeling. In a second step, computational agent-based modeling is defined along with its most significant concepts: complexity and emergence. Using computational agent-based modeling implies the development of an algorithm and its programming. When this latter has been developed, we let the different agents interact. Consequently, a phenomenon of diffusion, derived from learning, emerges, meaning that the choice made by an agent is conditional to that made by its neighbors. As a result, learning follows an inverted S-curve, which leads to partial convergence - global divergence and local convergence - that triggers the emergence of political clusters; i.e. the creation of regions with the same policy. Furthermore, the average effectiveness in this computational world tends to follow a J-shaped curve, meaning that not only time is needed for a policy to deploy its effects, but that it also takes time for a country to find the best-suited policy. To conclude, diffusion is an emergent phenomenon from complex interactions and its outcomes as ensued from my model are in line with the theoretical expectations and the empirical evidence.Les méthodes d'analyse de biographie (event history analysis) permettent de mettre en évidence l'existence de phénomènes de diffusion et de les décrire, mais ne permettent pas d'en étudier le processus. Les simulations informatiques, grâce aux performances croissantes des ordinateurs, rendent possible l'étude des processus en tant que tels. Cette thèse, basée sur le modèle théorique développé par Braun et Gilardi (2006), présente une simulation centrée sur les agents des phénomènes de diffusion des politiques. Le point de départ de ce travail met en lumière, au niveau théorique, les principaux facteurs de changement internes à un pays : la préférence pour une politique donnée, l'efficacité de cette dernière, les contraintes institutionnelles, l'idéologie, et les principaux mécanismes de diffusion que sont l'apprentissage, la compétition, l'émulation et la coercition. La diffusion, définie par l'interdépendance des différents acteurs, est un système complexe dont l'étude est rendue possible par les simulations centrées sur les agents. Au niveau méthodologique, nous présenterons également les principaux concepts sous-jacents aux simulations, notamment la complexité et l'émergence. De plus, l'utilisation de simulations informatiques implique le développement d'un algorithme et sa programmation. Cette dernière réalisée, les agents peuvent interagir, avec comme résultat l'émergence d'un phénomène de diffusion, dérivé de l'apprentissage, où le choix d'un agent dépend en grande partie de ceux faits par ses voisins. De plus, ce phénomène suit une courbe en S caractéristique, poussant à la création de régions politiquement identiques, mais divergentes au niveau globale. Enfin, l'efficacité moyenne, dans ce monde simulé, suit une courbe en J, ce qui signifie qu'il faut du temps, non seulement pour que la politique montre ses effets, mais également pour qu'un pays introduise la politique la plus efficace. En conclusion, la diffusion est un phénomène émergent résultant d'interactions complexes dont les résultats du processus tel que développé dans ce modèle correspondent tant aux attentes théoriques qu'aux résultats pratiques.

Plasmodium falciparum merozoite surface protein 2: epitope mapping and fine specificity of human antibody response against non-polymorphic domains.

BACKGROUND: Two long synthetic peptides representing the dimorphic and constant C-terminal domains of the two allelic families of Plasmodium falciparum merozoite surface proteins 2 are considered promising malaria vaccine candidates. The aim of the current study is to characterize the immune response (epitope mapping) in naturally exposed individuals and relate immune responses to the risk of clinical malaria. METHODS: To optimize their construction, the fine specificity of human serum antibodies from donors of different age, sex and living in four distinct endemic regions was determined in ELISA by using overlapping 20 mer peptides covering the two domains. Immune purified antibodies were used in Western blot and immunofluorescence assay to recognize native parasite derivate proteins. RESULTS: Immunodominant epitopes were characterized, and their distribution was similar irrespective of geographic origin, age group and gender. Acquisition of a 3D7 family and constant region-specific immune response and antibody avidity maturation occur early in life while a longer period is needed for the corresponding FC27 family response. In addition, the antibody response to individual epitopes within the 3D7 family-specific region contributes to protection from malaria infection with different statistical weight. It is also illustrated that affinity-purified antibodies against the dimorphic or constant regions recognized homologous and heterologous parasites in immunofluorescence and homologous and heterologous MSP2 and other polypeptides in Western blot. CONCLUSION: Data from this current study may contribute to a development of MSP2 vaccine candidates based on conserved and dimorphic regions thus bypassing the complexity of vaccine development related to the polymorphism of full-length MSP2.

Representing diffusion MRI in 5D for segmentation of white matter tracts with a level set method.

We present a method for segmenting white matter tracts from high angular resolution diffusion MR. images by representing the data in a 5 dimensional space of position and orientation. Whereas crossing fiber tracts cannot be separated in 3D position space, they clearly disentangle in 5D position-orientation space. The segmentation is done using a 5D level set method applied to hyper-surfaces evolving in 5D position-orientation space. In this paper we present a methodology for constructing the position-orientation space. We then show how to implement the standard level set method in such a non-Euclidean high dimensional space. The level set theory is basically defined for N-dimensions but there are several practical implementation details to consider, such as mean curvature. Finally, we will show results from a synthetic model and a few preliminary results on real data of a human brain acquired by high angular resolution diffusion MRI.

Compositional evolution with mass transfer in closed systems

Evolution of compositions in time, space, temperature or other covariates is frequentin practice. For instance, the radioactive decomposition of a sample changes its composition with time. Some of the involved isotopes decompose into other isotopes of thesample, thus producing a transfer of mass from some components to other ones, butpreserving the total mass present in the system. This evolution is traditionally modelledas a system of ordinary di erential equations of the mass of each component. However,this kind of evolution can be decomposed into a compositional change, expressed interms of simplicial derivatives, and a mass evolution (constant in this example). A rst result is that the simplicial system of di erential equations is non-linear, despiteof some subcompositions behaving linearly.The goal is to study the characteristics of such simplicial systems of di erential equa-tions such as linearity and stability. This is performed extracting the compositional differential equations from the mass equations. Then, simplicial derivatives are expressedin coordinates of the simplex, thus reducing the problem to the standard theory ofsystems of di erential equations, including stability. The characterisation of stabilityof these non-linear systems relays on the linearisation of the system of di erential equations at the stationary point, if any. The eigenvelues of the linearised matrix and theassociated behaviour of the orbits are the main tools. For a three component system,these orbits can be plotted both in coordinates of the simplex or in a ternary diagram.A characterisation of processes with transfer of mass in closed systems in terms of stability is thus concluded. Two examples are presented for illustration, one of them is aradioactive decay